JP2010112297A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流速の高い高空気量でも整流効果を失うことなく、低圧損化を実現できる整流手段を提供する。
【解決手段】整流手段は、仕切壁５ｂによって区画された複数の空気通路５ｃを形成している。この空気通路５ｃは、下流に行くに従って開口面積が次第に小さくなる領域（開口面積減少領域）を有している。この開口面積減少領域では、空気通路５ｃを流れる空気の流速が速くなるに従って、仕切壁５ｂが空気通路５ｃの外側へ開くことで空気通路５ｃの開口面積が大きくなる様に構成されている。つまり、仕切壁５ｂは、空気の流速に応じて可動するものであり、例えば、ゴム等の弾性材によって形成されている。この構成によれば、流速の高い高空気量の場合は、仕切壁５ｂが空気通路５ｃの外側へ開くことにより、圧損を低くでき、且つ、流速が高いので、空気通路５ｃの出口面積が大きくなっても整流効果が失われることはない。
【選択図】図３

Description

本発明は、エアクリーナの下流側に空気の流れを整流する整流手段を備えた内燃機関の吸気装置に関する。

従来、内燃機関の吸気装置には、図５に示す様に、吸気系統の上流端にエアクリーナ１００が設けられ、このエアクリーナ１００で浄化された空気がダクト１１０内を通って内燃機関へ供給される。また、ダクト１１０には、内燃機関の吸入空気量を計測するエアフロメータ１２０が取り付けられ、このエアフロメータ１２０の上流側には、エアクリーナ１００を通過する際に乱れた空気の流れを整流する整流手段１３０が配設されている。
整流手段１３０は、例えば、図６（ａ）に示す様に、図示縦方向と横方向とに略均等に配置される仕切部材１３１によって格子状に区画された複数の空気通路１３２を形成している。また、空気通路１３２は、同図（ｂ）に示す様に、整流手段１３０の入口端（図示左端）から出口端（図示右端）まで通路幅が一定に形成されている。
特開２００５−１４０６７２号公報 特開平８−２８５６５９号公報 特開平５−２２３１０９号公報

ところが、上記の整流手段１３０は、格子状に区画された複数の空気通路１３２の通路幅が入口端から出口端まで一定であるため、流速が低く吸気量が少ない場合（低空気量）と、流速が高く吸気量多い場合（高空気量）とでは、同等の整流効果を得ることができない。すなわち、通常は吸気量が少ない場合に合わせて整流手段１３０を構成するため、空気通路１３２の通路幅が小さく形成されている。言い換えると、吸気量が少ない場合は、流速が低いため、空気通路１３２の通路幅を小さく形成することで整流効果を得ている。このため、通路幅の小さい空気通路１３２に多くの空気が流れる場合、つまり、高空気量の場合は、圧損が大きくなる問題が生じる。

逆に、吸気量が多い場合に合わせて整流手段１３０を構成すると、圧損を小さくするために空気通路１３２の通路幅が大きく形成されるため、低空気量の場合には、十分な整流効果が得られない。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、空気量測定装置より上流側に整流手段を備える内燃機関の吸気装置において、流速の低い低空気量と流速の高い高空気量とで同等の整流効果を得ることができ、且つ、低空気量の場合だけでなく、高空気量の場合でも低圧損化を実現できる整流手段を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、内燃機関に吸引される空気を浄化するエアクリーナと、このエアクリーナで浄化された空気を下流側へ供給するダクトと、このダクト内に配設され、エアクリーナより流出する空気の流れを整流する整流手段と、この整流手段より下流側でダクトに取り付けられ、そのダクト内を流れる空気の流量を測定する空気量測定装置とを備える内燃機関の吸気装置であって、整流手段は、仕切壁によって区画された複数の空気通路を形成すると共に、この空気通路は、下流に行くに従って開口面積が次第に小さくなる領域（開口面積減少領域と呼ぶ）を有し、この開口面積減少領域では、空気通路の開口面積が大きくなる方向へ仕切壁が可動することを特徴とする。

上記の構成によれば、仕切壁が可動することにより、空気通路の出口面積（出口の開口面積）を変更できる。例えば、流速の低い低空気量では、仕切壁が動くことはなく、開口面積減少領域をそのまま使用する。つまり、空気通路の開口面積が下流に行くに従って次第に小さくなる形状を維持することで、低空気量に対する整流効果を得ることができる。この低空気量の場合は、もともと流速が低いので、空気通路の出口面積が小さくても圧損が増大することはない。
一方、流速の高い高空気量では、空気通路の開口面積が大きくなる方向へ仕切壁が動くことで、例えば、空気通路の入口と同程度の開口面積を空気通路の出口側に確保できる。これにより、高空気量でも圧損を低くでき、且つ、流速が高いので、空気通路の出口面積が大きくなっても整流効果が失われることはない。

（請求項２の発明）
請求項１に記載した内燃機関の吸気装置において、開口面積減少領域では、空気通路を流れる空気の流速が速くなるに従って、仕切壁が空気通路の外側へ開くことで空気通路の開口面積が大きくなることを特徴とする。
これにより、流速の低い低空気量の場合は、空気通路の出口面積を小さくした状態で使用できるので、低空気量に対する整流効果を得ることができ、且つ、流速が低いので圧損が増大することもない。また、流速の高い高空気量の場合は、空気通路の出口面積を大きくした状態で使用できるので、圧損を低くでき、且つ、流速が高いので整流効果が失われることもない。

（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した内燃機関の吸気装置において、整流手段は、空気通路の入口から出口までの全域が開口面積減少領域として形成されていることを特徴とする。
この場合、空気通路の全域に渡って仕切壁を可動するので、仕切壁の動きによって空気の流れが急激に変化することはなく、整流効果に悪影響を生じることはない。

（請求項４の発明）
請求項１または２に記載した内燃機関の吸気装置において、整流手段は、空気通路の入口から開口面積が一定に形成された領域（開口面積一定領域と呼ぶ）を有し、この開口面積一定領域の終端から空気通路の出口までの間が開口面積減少領域として形成されていることを特徴とする。
この場合、開口面積一定領域を設けることで、整流手段の構造体を強固に出来る。すなわち、開口面積一定領域では、仕切壁を動かす必要がないので、例えば、開口面積一定領域に使用される仕切壁の強度を高めることが可能であり、その結果、強固な構造体を形成できる。

（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかの内燃機関の吸気装置において、少なくとも開口面積減少領域では、仕切壁が弾性材によって形成されていることを特徴とする。
開口面積減少領域の仕切壁に弾性材を用いることで、空気通路を流れる空気の流速に応じて仕切壁が可動する。例えば、空気の流速が高くなると、仕切壁に掛かる空気の圧力が大きくなるため、空気の流速が高くなるに従って、弾性材である仕切壁が空気通路の外側へ開く（弾性変形する）ことで、空気通路の開口面積が大きくなる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１は本発明に係る内燃機関の吸気装置１を示す断面図である。
本実施例の吸気装置１は、図１に示す様に、エンジン（図示せず）に吸引される空気を浄化するエアクリーナ２と、このエアクリーナ２で浄化された空気を下流側へ供給するダクト３と、このダクト３の内部を流れる空気の流量を測定するエアフロメータ４（本発明の空気量測定装置）と、エアクリーナ２を通過する際に乱れた空気の流れを整流するための整流手段５とを備える。
エアクリーナ２は、吸気経路の上流端に配置され、エアクリーナケース２ａの内部に空気を濾過するエレメント２ｂを収容している。

ダクト３は、エアクリーナケース２ａのアウトレットと一体に形成され、ダクト３の下流端が蛇腹ダクト６を介してスロットルボディ７に接続されている。このダクト３には、例えば、吸気脈動や吸気音を低減するために複数のレゾネータ８が接続されている。
エアフロメータ４は、例えば、図示しない発熱素子と感温素子とを所定の間隔で配置し、発熱素子に供給する電力と感温素子で検出する温度とに基づいて空気流量を測定する周知の熱式流量計である。
整流手段５は、エアフロメータ４より上流側のダクト３の内部、例えば、エアクリーナケース２ａのアウトレットの内部に配置される。

上記の整流手段５は、図２に示す様に、整流手段５の外径を形成するリング部５ａと、このリング部５ａの内側を図示縦方向と横方向とに均等な幅で仕切る仕切壁５ｂとで構成され、この仕切壁５ｂによって区画された複数の空気通路５ｃを形成している。本実施例の空気通路５ｃは、図３（ａ）に示す様に、断面形状が四角形に形成されるが、四角形以外の多角形、例えば、六角形（蜂の巣形状）でも良い。この空気通路５ｃは、図３（ｂ）に示す様に、下流に行くに従って開口面積（通路断面積）が次第に小さくなる領域（以下、開口面積減少領域と呼ぶ）を有し、本実施例では、空気通路５ｃの入口部を除く略全域に渡って開口面積減少領域が設定されている。

この開口面積減少領域では、空気通路５ｃを流れる空気の流速が速くなるに従って、仕切壁５ｂが空気通路５ｃの外側へ開くことで空気通路５ｃの開口面積が大きくなる様に構成されている。つまり、仕切壁５ｂは、空気の流速に応じて可動するものであり、例えば、ゴム等の弾性材によって形成されている。また、図３（ａ）に示す一つの空気通路５ｃを形成している４枚の仕切壁５ｂは、可動部分に相当する部位、すなわち、開口面積減少領域の部分が相互に切り離されている。
なお、図３に示す空気通路５ｃと、図６に示す空気通路１３２とを比較すると、図面上では、空気通路５ｃの入口側の開口面積と空気通路１３２の開口面積とが略等しい大きさに記載されているが、実際は、両者の尺度が異なり、図３に示す空気通路５ｃの出口面積が、図６に示す空気通路１３２の開口面積と略等しい大きさである。

次に、整流手段５の作用および効果を説明する。
本実施例の整流手段５は、空気の流速に応じて仕切壁５ｂが可動することにより、空気通路５ｃの出口面積（出口の開口面積）を変更できる。例えば、流速の低い低空気量の場合は、仕切壁５ｂが空気通路５ｃの外側へ開くことはなく、開口面積減少領域をそのまま使用する。つまり、空気通路５ｃの開口面積が下流に行くに従って次第に小さくなる形状〔図３（ｂ）に示す形状〕を維持することで、圧損の低い低空気量に対して整流効果を得ることができる。また、低空気量の場合は、もともと流速が低いので、空気通路５ｃの出口面積が小さくても圧損が増大することはない。
一方、流速の高い高空気量の場合は、仕切壁５ｂが空気通路５ｃの外側へ開くことで、例えば、空気通路５ｃの入口と同程度の開口面積を空気通路５ｃの出口側に確保できる。これにより、高空気量でも圧損を低くでき、且つ、流速が高いので、空気通路５ｃの出口面積が大きくなっても整流効果が失われることはない。

図４（ａ）は、実施例２に係る整流手段５の一部を拡大した平面図、図４（ｂ）は、同図（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
この実施例２に係る整流手段５は、図４（ｂ）に示す様に、空気通路５ｃの入口から開口面積が一定に形成された領域（以下、開口面積一定領域と呼ぶ）を有し、この開口面積一定領域の終端から空気通路５ｃの出口までの間が開口面積減少領域として形成されている。つまり、実施例１に記載した整流手段５と比較して、開口面積減少領域が小さく（空気通路５ｃの長手方向に短く）なっている。この様に、整流手段５に開口面積一定領域を設けることで、整流手段５の構造体を強固に出来る。すなわち、開口面積一定領域では、仕切壁５ｂを動かす必要がないので、例えば、開口面積一定領域に使用される仕切壁５ｂの強度を高めることが可能であり、その結果、強固な構造体を形成できる。

また、この実施例２では、開口面積一定領域と開口面積減少領域とで仕切壁５ｂの材質を変えることもできる。つまり、開口面積減少領域では、実施例１と同じく、仕切壁５ｂに弾性材を使用し、開口面積一定領域では、上記の様に強度の高い材料、例えば、ステンレス等の金属材を用いることもできる。
なお、整流手段５の効果は、実施例１の場合と同じであり、低空気量の場合には、仕切壁５ｂが空気通路５ｃの外側へ開くことはないので、整流効果が失われることはない。また、高空気量の場合には、仕切壁５ｂが空気通路５ｃの外側へ開くことで、圧損を低くでき、且つ、整流効果も得ることができる。

（変形例）
上記の実施例１、２では、開口面積減少領域の仕切壁５ｂに弾性材を用いているが、弾性材に限定されるものではない。つまり、仕切壁５ｂが空気通路５ｃの外側へ開くことができる構造であれば、仕切壁５ｂの材質を特定する必要はなく、例えば、樹脂材や金属材、あるいは可撓性を有する材質を仕切壁５ｂに用いることも可能である。

本発明に係る内燃機関の吸気装置を示す断面図である。 整流手段の正面図である。 （ａ）整流手段の一部を拡大した平面図、（ｂ）同図のＡ−Ａ断面図である（実施例１）。 （ａ）整流手段の一部を拡大した平面図、（ｂ）同図のＢ−Ｂ断面図である（実施例２）。 従来技術に係る内燃機関の吸気装置を示す断面図である。 （ａ）整流手段の一部を拡大した平面図、（ｂ）同図のＣ−Ｃ断面図である（従来技術）。

符号の説明

１ 内燃機関の吸気装置
２ エアクリーナ
３ ダクト
４ エアフロメータ（空気量測定装置）
５ 整流手段
５ｂ 仕切壁
５ｃ 空気通路

Claims (5)

1. 内燃機関に吸引される空気を浄化するエアクリーナと、
   このエアクリーナで浄化された空気を下流側へ供給するダクトと、
   このダクト内に配設され、前記エアクリーナより流出する空気の流れを整流する整流手段と、
   この整流手段より下流側で前記ダクトに取り付けられ、そのダクト内を流れる空気の流量を測定する空気量測定装置とを備える内燃機関の吸気装置であって、
   前記整流手段は、仕切壁によって区画された複数の空気通路を形成すると共に、この空気通路は、下流に行くに従って開口面積が次第に小さくなる領域（開口面積減少領域と呼ぶ）を有し、この開口面積減少領域では、前記空気通路の開口面積が大きくなる方向へ前記仕切壁が可動することを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 請求項１に記載した内燃機関の吸気装置において、
   前記開口面積減少領域では、前記空気通路を流れる空気の流速が速くなるに従って、前記仕切壁が前記空気通路の外側へ開くことで前記空気通路の開口面積が大きくなることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
3. 請求項１または２に記載した内燃機関の吸気装置において、
   前記整流手段は、前記空気通路の入口から出口までの全域が前記開口面積減少領域として形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
4. 請求項１または２に記載した内燃機関の吸気装置において、
   前記整流手段は、前記空気通路の入口から開口面積が一定に形成された領域（開口面積一定領域と呼ぶ）を有し、この開口面積一定領域の終端から前記空気通路の出口までの間が前記開口面積減少領域として形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
5. 請求項１〜４に記載した何れかの内燃機関の吸気装置において、
   少なくとも前記開口面積減少領域では、前記仕切壁が弾性材によって形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。

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